Indledning
PLC'er eller programmerbare logiske controllere tjener som kernekomponenter inden for industriel automation.
De spiller en afgørende rolle i styring af forskelligt mekanisk udstyr, automatiserede processer og systemer.
Denne artikel præsenterer 10 praktiske tips til PLC-applikationer, der hjælper dig med effektivt at løse problemer, du støder på i den daglige drift.
01
Jordingsproblemer
PLC-systemer har strenge jordingskrav. Det er bedst at have et dedikeret jordingssystem og sikre, at andet PLC-relateret udstyr også er pålideligt jordet.
At forbinde flere kredsløbsjordingspunkter sammen kan generere uventede strømme, hvilket fører til logiske fejl eller kredsløbsskade.
Differentielle jordpotentialer opstår typisk, når jordpunkter er fysisk adskilt af betydelige afstande. Når udstyr med stor afstand er forbundet via kommunikationskabler eller sensorer, kan der strømme strøm gennem hele kredsløbet mellem kablet og jorden. Selv over korte afstande kan belastningsstrømme fra stort udstyr forårsage potentialeforskydninger i forhold til jord, eller uforudsigelige strømme kan genereres direkte gennem elektromagnetiske effekter. Destruktive strømme, der er i stand til at beskadige udstyr, kan flyde mellem strømkilder, der er tilsluttet forkerte jordingspunkter.
PLC-systemer anvender generelt enkelt-punktsjording. For at forbedre den almindelige-mode interferensimmunitet kan skærmede flydende jordteknikker anvendes på analoge signaler. Dette involverer jording af det afskærmende lag af signalkabler på et enkelt punkt, mens signalsløjfen efterlades flydende, med isolationsmodstand til jord, der holdes på ikke mindre end 50MΩ.
02
Afbødning af interferens
Industrielle miljøer er barske og indeholder adskillige høj- og lav-interferens. Disse interferenser indføres typisk i PLC'en gennem kabler forbundet til feltenheder.
Ud over jordingsforanstaltninger bør anti{0}}interferensforholdsregler implementeres under kabelvalg og installation:
(1) Analoge signaler er små-signaler og meget modtagelige for ekstern interferens; dobbelt-afskærmede kabler skal bruges.
(2) Høj-impulssignaler (f.eks. impulssensorer, digitale tællere) kræver skærmede kabler for at forhindre ekstern interferens og afbøde interferens fra høj-impulser til lav-niveausignaler;
(3) Kommunikationskabler mellem PLC'er fungerer ved højere frekvenser. Producentens-leverede kabler anbefales generelt; skærmede parsnoede-kabler kan være tilstrækkelige til mindre kritiske applikationer;
(4) Analoge signalledninger og DC-signalledninger må ikke føres i samme kabelbakke som AC-signalledninger;
(5) Afskærmede kabler, der kommer ind i eller ud af styreskabe, skal jordes og tilsluttes direkte til udstyr uden at passere gennem klemrækker;
(6) AC-signaler, DC-signaler og analoge signaler må ikke dele det samme kabel. Strømkabler skal lægges adskilt fra signalkabler.
(7) Under feltvedligeholdelse omfatter interferensreduktionsmetoder: udskiftning af berørte ledninger med skærmede kabler og omdirigering af dem; inkorporerer anti-interferensfiltreringskode i programmet.
03
Eliminering af inter-ledningskapacitans for at forhindre falske triggere
Kapacitans eksisterer mellem alle ledere i et kabel. Kvalificerede kabler begrænser denne kapacitansværdi inden for specificerede områder.
Selv med kvalificerede kabler, når kabellængden overstiger en vis tærskel, kan inter-ledningskapacitansen overskride de nødvendige grænser. Når sådanne kabler bruges til PLC-indgange, kan inter-ledningskapacitans forårsage PLC-fejl, hvilket fører til adskillige uforklarlige fænomener.
Disse fænomener manifesterer sig primært som:
- Synligt korrekt ledningsføring, men ingen input registreret af PLC'en; Input, der burde være til stede, er fraværende, mens uønskede input vises-, hvilket indikerer gensidig interferens mellem PLC-input. Sådan løser du dette problem:
(1) Brug kabler med snoede ledere;
(2) Minimer kabellængden;
(3) Separate kabler til indgange, der interfererer med hinanden;
(4) Anvend skærmede kabler.
04
Valg af outputmodul
Outputmoduler er kategoriseret som transistor-type, tovejs tyristor-type eller kontakt-type:
(1) Transistor-moduler tilbyder den hurtigste koblingshastighed (typisk 0,2ms), men har den laveste belastningskapacitet (ca.. 0.2–0,3A, 24VDC). De er velegnede til hurtig switching og signalsammenkoblingsudstyr, der almindeligvis anvendes sammen med frekvensomformere og DC-enheder. Man skal være opmærksom på virkningen af transistor-lækstrøm på belastningen.
(2) Moduler af tyristor-type tilbyder kontaktløs drift og AC-belastningskarakteristika, selvom deres belastningskapacitet er begrænset.
(3) Relæudgange understøtter både AC- og DC-belastninger med høj kapacitet. Relækontaktudgange er typisk førstevalg til konventionelle styringsapplikationer. Deres ulempe er langsom omskiftningshastighed (omkring 10 ms), hvilket gør dem uegnede til høj-omskiftning.
05
Inverter Overspænding og Overstrømshåndtering
(1) Når sætpunktet reduceres for at decelerere motoren, går motoren i regenerativ bremsetilstand. Den energi, der føres tilbage til vekselretteren, er betydelig og akkumuleres i filterkondensatorerne. Dette får kondensatorspændingen til at stige hurtigt, og når ofte DC-overspændingsbeskyttelsestærsklen og udløser en inverter-trip.
Løsning: Installer en ekstern bremsemodstand for at sprede den regenerative energi, der føres tilbage til DC-siden.
(2) Når flere små motorer er tilsluttet vekselretteren, udløser en overstrømsfejl i den ene motor en alarm, hvilket får vekselretteren til at trippe og standse alle motorer.
Løsning: Installer en 1:1 isolationstransformator på inverterens udgangsside. Når en eller flere små motorer oplever en overstrømsfejl, påvirker fejlstrømmen transformeren i stedet for inverteren, hvilket forhindrer udløsning. Efter test fungerer systemet pålideligt uden tilbagevendende hændelser, hvor normale motorer stopper.
06
Markering af input og output til fejlfinding
PLC'en styrer et komplekst system, der kun præsenterer forskudte rækker af input/output relæterminaler, tilsvarende indikatorlys og PLC-numre-som ligner et integreret kredsløb med snesevis af ben. Uden at konsultere skemaet bliver fejlfinding umulig, og fejldetektion er ekstremt langsom.
For at løse dette har vi lavet en referencetabel baseret på det elektriske skema. Denne tabel, der er fastgjort til udstyrets kontrolkonsol eller kabinet, kortlægger hvert PLC input/output terminalnummer til dets tilsvarende elektriske symbol og kinesiske navn -svarende til funktionsbeskrivelserne for hver pin på et integreret kredsløb.
Med denne I/O-tabel kan elektrikere, der er fortrolige med driftsprocessen eller enhedens stigediagram, fortsætte med fejlfinding.
For elektrikere, der ikke er bekendt med driftsprocessen eller ikke er i stand til at læse stigediagrammer, kræves der en ekstra tabel: PLC Input/Output Logic Function Chart. Dette diagram forklarer i det væsentlige den logiske overensstemmelse mellem inputkredsløb (triggerkomponenter, tilknyttede komponenter) og outputkredsløb (aktueringskomponenter) for de fleste operationelle processer.
Praksis har vist sig: Hvis du dygtigt kan bruge både input/output-korrespondancetabellen og input/output-logikfunktionstabellen, bliver fejlfinding af elektriske fejl ubesværet-selv uden skemaer.
07
Fradrag af fejl gennem programlogik
Adskillige PLC-typer er almindeligt anvendt i industrien i dag. For lav--PLC'er ligner ladderdiagraminstruktioner stort set ens. For mellem--til-høje-modeller som S7-300 er mange programmer skrevet ved hjælp af sprogtabeller.
Praktiske stigediagrammer skal indeholde kinesiske symbolanmærkninger; ellers er de svære at læse. At forstå udstyrsprocessen eller driftssekvensen på forhånd gør det lettere at fortolke stigediagrammer.
Når der udføres elektrisk fejlanalyse, anvendes den omvendte sporingsmetode-også kendt som tilbagesporing- typisk. Dette involverer brug af input/output-korrespondancetabellen til at lokalisere det tilsvarende PLC-udgangsrelæ fra fejlpunktet, og derefter sporing tilbage for at identificere de logiske relationer, der forårsagede dets aktivering.
Erfaring viser, at identificering af et enkelt problem normalt løser fejlen, da samtidige fejl på to eller flere punkter er sjældne.
08
Diagnosticering af PLC-hardwarefejl
Generelt er PLC'er meget pålidelige enheder med ekstremt lave fejlfrekvenser. Sandsynligheden for hardwareskade på PLC'en eller CPU'en eller softwaredriftsfejl er praktisk talt nul. PLC-indgangspunkter svigter sjældent, medmindre de udsættes for høj-spændingsindtrængen. På samme måde udviser de normalt åbne kontakter på PLC-udgangsrelæer en usædvanlig lang levetid, medmindre de kompromitteres af eksterne belastningskortslutninger, forkert design eller strøm, der overskrider nominelle grænser.
Ved fejlfinding af elektriske fejl bør fokus derfor være på de perifere elektriske komponenter, der er tilsluttet PLC'en. Undgå øjeblikkelig mistanke om PLC-hardware eller programmeringsproblemer, da denne tilgang er afgørende for hurtig reparation og hurtig genoprettelse af produktionen.
Følgelig understreger den elektriske fejldiagnose, der diskuteres her for PLC-styrekredsløb, ikke selve PLC'en, men de perifere elektriske komponenter i de kredsløb, der styres af PLC'en.
09
Optimering af udnyttelsen af software- og hardwareressourcer
(1) Instruktioner, der ikke er involveret i kontrolcyklusser eller dem, der allerede er aktiveret før cyklussen, behøver ikke at være forbundet til PLC'en;
(2) Når flere instruktioner styrer en enkelt opgave, kan de forbindes parallelt eksternt, før de forbindes til et enkelt inputpunkt;
(3) Gør fuld brug af PLC'ens interne funktionsblokke og mellemtilstande for at sikre programmets integritet og sammenhæng, hvilket letter udviklingen. Dette reducerer også hardwareinvesteringer og sænker omkostningerne;
(4) Hvor det er muligt, isoler hver udgangskanal for lettere kontrol og inspektion, mens andre udgangskredsløb beskyttes. En fejl i et udgangspunkt vil kun få det tilsvarende udgangskredsløb til at miste kontrollen;
(5) For udgange, der styrer fremad/tilbagegående belastninger, implementer sammenlåsning ikke kun inden for PLC-programmet, men også eksternt for at forhindre belastningen i at fungere i begge retninger samtidigt;
(6) PLC-nødstop skal implementeres via eksterne kontakter for at sikre sikkerheden.
10
Yderligere overvejelser
(1) Tilslut aldrig vekselstrømsledninger til indgangsterminaler for at forhindre PLC-skade;
(2) Jordklemmer skal være uafhængigt jordede, ikke forbundet i serie med andet udstyrs jordforbindelse. Jordtrådens tværsnitsareal bør ikke være mindre end 2 mm²;
(3) Hjælpestrømforsyningen har begrænset kapacitet og kan kun drive enheder med lav-effekt (f.eks. fotoelektriske sensorer);
(4) Nogle PLC'er har reserverede adresseterminaler (dvs. tomme adresseterminaler). Tilslut ikke ledninger til disse terminaler;
(5) Når PLC-udgangskredsløb mangler beskyttelse, skal du installere beskyttelsesanordninger såsom sikringer i serie i det eksterne kredsløb for at forhindre beskadigelse fra belastningskortslutninger.